logo MicroMax logo MaxNews logo MaxNews

БЕСПРОВОДНЫЕ ИК ТЕХНОЛОГИИ - ИСТИННОЕ КАЧЕСТВО ПОСЛЕДНЕЙ МИЛИ

1. ВВЕДЕНИЕ. ИСТОРИЯ ВОПРОСА.

Концепция передачи данных на основе использования инфракрасных каналов прорабатывалась в течение многих лет и интерес к ней в настоящее время только расширяется в связи возрастающими потребностями в высокоскоростных беспроводных каналах связи.

Еще в конце 60-х годов в Москве проводились испытания передачи данных на базе Российского оборудования беспроводной инфракрасной связи, которое было установлено между МГУ и Зубовской площадью. Потом проводился ряд экспериментов в начале 70-х годов в различных регионах страны. В целом, испытания были успешными, но на тот момент у специалистов сложилось достаточно прохладное мнение об этой технологии и сводилось оно к тому, что плохие погодные условия делают использование беспроводных инфракрасных каналов неприемлемым и бесперспективным направлением.

Как мы увидим дальше, ограничение на использование данного вида связи обуславливается не только уровнем развития технологии, но и возможностью прогнозирования поведения системы для корректного определения границ применимости технологии. Затем наметился перерыв в развитии интереса к применению технологии для передачи данных. Он остался в основном в области военного применения для различных систем целеуказания, дальномеров и т.д. и т.п.

Вновь к применению ИК систем для беспроводной передачи данных вернулись к концу 80-х годов, когда получили широкое развитее локальные вычислительные сети, и, что особенно важно, получила большое развитие технология передачи данных по оптоволоконным кабелям. Обе технологии чрезвычайно близки и различаются, в основном, адаптацией систем под среду передачи.

IR cистемы передачи трафика локальных сетей или для внутрикорпоративных систем стали появляться на рынке в начале 90-х годов. Одним из самых активных первопроходцев была канадская компания A.T.Schindler, но она была не единственной. Заметную активность проявляли фирмы Jolt и SilCom. Эти системы, с обычным сетевым интерфейсами Ethernet, Token Ring, обеспечивали передачу данных на дистанциях до 500 метров и использовали в передающем устройстве инфракрасные полупроводниковые излучающие диоды.

Системы текоммуникационного применения получили свое развитие лишь к 1998 году, когда уровень развития лазерной технологии позволил освоить в производстве лазерные полупроводниковые диоды мощностью 100мВт и более, с высоким показателем параметра наработки на отказ (MTBF), а именно более 6 лет - тот минимальный уровень, который требуется для надежного функционирования телекоммуникационной коммерческой системы.

Значительный опыт, приобретенный в результате большого количества инсталляций систем передачи информации на основе оптоволоконных каналов с инфракрасными приемопередатчиками, позволил довести эту технологию до совершенства. При этом был обеспечен высокий уровень безопасности данных и достигнута оптимальная стоимость, так как в данном случае отпадала необходимость в использовании дорогих в прокладке арендуемых кабельных каналов связи.

2. ПРЕИМУЩЕСТВА ТЕХНОЛОГИИ БЕСПРОВОДНОЙ ПЕРЕДАЧИ В ИНФРАКРАСНОМ ДИАПАЗОНЕ.

Очень коротко отметим преимущества использования ИК систем беспроводной передачи по сравнению с другими беспроводными решениями, т.к. этому вопросу в литературе было уделено уже достаточно много внимания.

Использование ИК диапазона (или неиспользование радио диапазона). Загруженность и засоренность радиоэфира приводит к тому, что в крупных городах получить частотную полосу становится весьма проблематичным, а вседоступность «открытых» диапазонов не может гарантировать качества канала в коммерческих и служебных системах связи, не смотря на использование технологий передачи со скачком частоты и сложным цифровым кодированием.

Высокая конфиденциальность связи. Передача осуществляется узким лучом при полном отсутствии боковых излучений.

Отсутствие необходимости в разрешениях на использование радиочастотного спектра.

И, наверное, главное преимущество - отсутствие принципиальных сложностей в ИК технологии с пределом скорости передачи. Если в радиочастотных системах для занятия разумной ширины полосы передачи приходится применять изощренное кодирование (сейчас уже применяется 128-ми уровневое), которое к тому же снижает другие характеристики системы (к примеру, отношение сигнал/шум в приемнике), то все эти сложности не имеют никакого отношения к инфракрасным системам. Скоростные характеристики канала передачи в ИК системах определяются не принципами и технологией передачи, а техническими характеристиками модулирующих усилителей и частотными свойствами фотодиодов! Хотя отношение сигнал/шум в приемнике также падает с увеличением скорости переждачи. Но технология, как известно, развивается весьма бурными темпами. Уже сейчас, когда самой старой коммерческой беспроводной ИК системе вряд ли будет 10 лет, скорости достигли отметки 2.5 Гбит/с, а при мультиплексировании по длине волны, до 10 Гбит/с. И это не предел. Немыслимые скорости для радио доступа!

3. КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ (ФИЗИКА ПРОЦЕССОВ).

Сигналы входного интерфейса системы используются для модуляции сигнала в открытом оптическом канале. Сама технология передачи основывается на передаче данных модулированным излучением в инфракрасной части спектра через атмосферу. Передатчиком служит - полупроводниковый излучающий диод. В качестве приемника используется высокочувствительный фотодиод. Излучение воздействует на фотодиод, вследствие чего регенерируется исходный модулированный сигнал. Далее, сигнал демодулируется и преобразуется в сигналы выходного интерфейса. С обеих сторон используется система линз, на передающей стороне - для получения коллимированного луча, а на приемной стороне, для фокусирования принятого излучения на фотодиод. Для дуплексной передачи организуется точно такой же обратный канал.

Все выгдядит достаточно просто, но это только на первый взгляд.

Самым непредсказуемым элементом в системе является среда передачи. Непрогнозируемость атмосферы с ее погодными явлениями нам всем близка и понятна. Это и есть главное отличие от оптоволоконных систем, где параметры кабеля хорошо известны. Вкратце рассмотрим особенности передачи ИК сигнала через атмосферу.

Длина волны в большинстве реализованных систем варьируется в пределах 800 - 950 нм. Это близкий к видимому инфракрасный спектр. Но почему именно он? Дело в том, что существующие технологические наработки, включающие и разработку технологии производства полупроводниковых лазеров, были сделаны из расчета компромисса между принципиально доступными длинами волн излучателей и приемлемыми диапазонами пропускания оптоволокна. По-этому, выбор в длинах волн ограничен возможностями излучателей и приемников (фотодиодов). Кроме диапазона 700-950 нм, существуют компоненты для диапазонов около 1300 нм и 1500 нм. Как говорится, не разгуляешься.

Вот тут то и понадобились знания о среде передачи, чтобы сделать правильный выбор.

Существует много публикаций о влиянии тумана, дождя, снега и прочих атмосферных и погодных явлений на ИК системы. Однако, кроме достаточно простых, основанных на импирических моделях, учитывающих ограниченный набор факторов, влияющих на атмосферный канал передачи, реальных подходов к моделированию канала в этих публикациях найдено немного. Основная часть подходов базируется на определении метереологической видимости (МВ - расстояние, на котором ЧЕЛОВЕЧЕСКИЙ ГЛАЗ различает черный объект с угловыми размерами более 20 мрад при дневном освещении), и определяет ослабление сигнала в зависимости от этой самой метеорологической видимости. Сама же МВ определена для различных погодных условий и состояний атмосферы достаточно точно. В определении фактор «человеческий глаз» выделен не случайно. При этом мы сразу попадаем в заблуждение, считая то, что мы видим, «видит» и ИК система.

А это не совсем так, или даже совсем не так. За примерами ходить далеко не надо. Представьте - Швейцарские Альпы, почти 3 км над уровнем моря, чистейший воздух. Красота! Но даже в этих условиях атмосфера совершенно непрозрачна для длин волн в районе 2600 нм!

Частный пример прозрачности атмосферы для дистанции 300 метров, зафиксированный при хороших погодных условиях на уровне моря в южных широтах, приведен на рис.1 (График пропускания атмосферы приведен с разрешением 100 см -1).

На графике отчетливо видно сильное затухание сигнала в атмосфере для длин волн около 1400 нм. Oбратим внимание на частный характер графика, чтобы не было искушения приведенные результаты переносить на другие атмосферные условия в других регионах, т.к. результаты будут существенно различаться.

Таким образом, к выбору диапазона работы систем и к описанию влияния атмосферы надо подходить очень осторожно. Мы не будем здесь сильно углубляться во все нюансы процессов затухания ИК сигнала в атмосфере, но остановимся на двух принципиальных аспектах.

Затухание ИК сигнала включает в себя аэрозольное затухание, т.е. на мельчайших капельках влаги, находящейся в воздухе, и резонансное поглощение на молекулах различных газов, входящих в состав атмосферы (О2, О3, СО, СН4, N2O, CO2, H2O и др.). На резонансное поглощение особенно сильное влияние оказывают параметры спектра излучения, такие как , ширина, структура и количество мод и т.д. Знание всех этих нюансов дает возможность не только выбрать правильный диапазон для передачи, но также правильно спроектировать систему, а в эксплуатации - правильно предсказать параметры канала и поведение систем при различных погодных условиях. Знание сила! Ошибки первопроходцев сейчас могут быть исключены полностью. Созданием интегрированной модели ИК канала передачи данных, включающей описание конструктивных и технологических особенностей реализации ИК систем, и влияния атмосферных и погодных явлений занимаются специалисты компании MicroMax Computer Intelligence, Inc. (при создании модели были задействованы специалисты в области физики атмосферы, в области технологии производства лазеров, фотодиодов и ИК систем).

Затухание сигнала при различных погодных явлениях также достаточно точно моделируется. Например, туманы и дожди легко формализуются расширенной моделью аэрозольного поглощения. На самом деле, такая преграда, как дождь не представляет серьезной угрозы для ИК соединения. Даже уровни осадков до 75 мм/час (почти тропический ливень), практически плохо преодолеваемые радиорелейными системами в диапазонах 18-54 ГГц, не нарушают работу современных ИК беспроводных каналов на дистанциях до 2 км.

Особый случай составляют преграды в виде снежных осадков. Эта среда плохо, пока, формализуема и здесь поведение ИК каналов оценивается в основном на основе экспериментальных данных. В москве этой зимой компания MicroMax проводила совместные c АО «ВЫМПЕЛКОМ» испытания беспроводного канала Е1 на дистанции 1.5 км. В испытаниях было задействовано оборудование компании PAV Data Systems рассчитанное производителем на дальности до 2 км. Во время испытаний был захвачен период самых сильных метелей (6-го февраля) зимнего сезона 98/99 г. Результаты испытаний обнадеживают - во время метели, даже при метеорологической видимости около 880 метров полуторакилометровый канал не создал ни одной ошибки! (Результаты испытаний представлены на нашем Web-сайте).

Чтобы получить высококачественный канал передачи данных, нужно не только иметь хорошую ИК систему, необходимо еще ее правильно применять (устанавливать). Есть простейшие требования к месту установки систем - к жесткости опоры, например, недопущению мест перед ИК блоками, где могут образоваться сугробы, и т.д. Все они очень просты, как и требование правил дорожного движения о запрещении проезда на красный свет (что может быть проще?), но их нарушение приводит к плачевным результатам и разочарованиям. Но есть и более тонкие вопросы установки систем. Суть дела проста - например, Вам необходимо связать два здания. Одно из них, скажем небоскреб, этажей этак 70, а другое - обычное невысокое, но стоит на холме. Самое удобное место - крыша. Прямая видимость обеспечена, чего же еще? Но вот набежали тучи и закрыли Ваши ИК блоки. Нет, это не «конец связи», если система была рассчитана с учетом влияния затухания от нижней кромки облаков, типичной для данного региона. У лазерного луча хороший потенциал, и применять ИК системы нужно после рекомендаций со специалистами.

Грамотно спроектированная и установленная система может обеспечить высокое качество канала связи с уровнем доступности около 99,9%. Что характерно, битовые ошибки в ИК канале практически отсутствуют. Однако, получить значения выше 99,99% в реальных условиях крайне сложно. И причина тому - птицы! Лазерный луч может преодолеть практически все погодные явления, но физические преграды - нет. Дело, конечно, в мощности и фокусировке луча… Но в целях безопасной эксплуатации плотность светового потока искусственно ограничивается. Это приводит к тому, что птицы при пересечении луча, кратковременно прерывают канал передачи. Цифры реально достижимых уровней доступности канала приведены из накопленного опыта эксплуатации систем в средней полосе России. Впрочем, есть реальный выход из положения - применение многолучевых систем. Это дороже, но оправдывает затраты дополнительных средств. За каждую дополнительную девятку после запятой в параметре доступности канала приходится платить. Но это справедливо не только для ИК систем, но и для всех остальных систем тоже.

4. ТЕХНОЛОГИЯ (КОМПОНЕНТЫ)

Построение всех ИК систем передачи практически одинаково - интерфейсный модуль, модулятор излучателя, оптическая система передатчика, оптическая система приемника, демодулятор приемника и интерфейсный блок приемника. Но все системы по технологическому признаку можно разделить на две группы. Одна группа, которая использует полупроводниковые ИК диоды (с излучением с поверхности), а вторая группа, которая использует для излучения полупроводниковые ИК лазерные диоды (с излучение с торца перехода). Главное различие систем сказывается на их главных характеристиках - скорости и дальности передачи. Первая группа - это в основном короткоходные системы до 1.5 км со скоростями до 20 Мбит/с, вторая - обеспечивает дальности передачи до 3…15 км, в зависимости от погодных условий и требований к качеству канала, со скоростями до 155 Мбит/с (коммерческие системы) или до 10 Гбит/с (опытные системы). Откуда же такое существенное различие?

Главное преимущество ПП диодов - высокое время наработки на отказ. Величина в 400,000 часов при мощности в 400 мВт здесь не редкость. Кроме того, каналы, использующие п/п диоды менее чуствительны к резонансному поглощению в атмосфере благодаря широкой полосе излучения (типичные значения около 50 нм). Форма сечения луча от п/п диодов практически круглая. Но здесь все преимущества п/п диодов заканчиваются. Т.е. начинаются недостатки. Из-за широкой полосы излучения существуют теоретические сложности в передаче высокоскоростного сигнала - разные моды сигнала добираются до приемника с различной задержкой и на больших дистанциях и высоких скоростях сигнал на выходе приемника распознать уже крайне сложно. Т.е. передатчик должен передавать как можно более узкополосный сигнал с наименьшим количеством мод. В идеале это должна быть одна мода. Такими, или близкими к таким , характеристиками обладают лазерные диоды. Однако при такой передаче нельзя забывать, что эта единственная мода может попасть на полосу резонансного поглощения какого-нибудь газа в атмосфере, и тогда все плюсы обернутся явными минусами. При правильном выборе компонентов потенциальные возможности развития систем с применением лазерных диодов выглядят впечатляюще. Время наработки на отказ для лазерных диодов мощностью 100 мВт и выше уже достигло уровней 100,000 часов. Освоено промышленное производство лазерных диодов мощностью 1 Вт и более. И все же, у лазерных диодов есть один врожденный недостаток - эллиптическая форма излучения. Для борьбы с этим пороком применяют различные методы - от весьма корректных - оптических систем с призматическими линзами, до грубых - ограничением апертуры оптической системы с неизбежной потерей части мощности.

Однако, мир не только черно - белый. Есть промежуточная группа - системы , использующие для передатчиков VCSEL лазерные диоды (с излучение с поверхности в результате объемного резонанса/многоуровневого переотражения). Эти устройства обладают преимуществами как лазерных диодов - узкая полоса излучения (в некоторых режимах - всего одна мода), так и преимуществами п/п диодов - высокое время наработки на отказ, круглая форма сечения луча. Но ничего не бывает бесплатно. Жертвой пока является мощность излучения. Сегодня она не превышает 7 мВт на диод в многомодовом режиме, поэтому, для увеличения выходной мощности применяют несколько излучателей, работающих синхронно. Но здесь уже начинаются другие сложности, т.к. обеспечить абсолютную синхронность с минимальными фазовыми сдвигами очень сложно. С развитием технологии, переспективы VCSEL диодов обнадеживают.

Все ИК системы передачи даже внешне очень похожи. Однако параметры систем различаются значительно. Все дело, конечно, в сбалансированном выборе параметров. В отличие от многих других систем, здесь очень важна именно сбалансированность. За примером ходить далеко не надо. Многие разработчики стремясь повысить дальность путем уменьшения угла расхождения луча, доводят его до таких величин, когда даже микровибрация зданий от проходящей рядом дороги, ветровой нагрузки на конструкцию может привести к расстройке системы. На такие системы повышенное влияние оказывает дрожание атмосферы в жаркий период. На практике, величина угла расхождения луча менее 2 мрад становится неприемлемой для очень многих условий эксплуатации. Некоторые российские и зарубежные системы грешат этим недостатком. Слишком же большое раскрытие луча приводит к неэффективному использованию светового потока.

Если говорить о самых - самых системах, т.е. обеспечивающих высокие скорости передачи на большие (для ИК систем) расстояния, то здесь нельзя не отметить достижения фирмы PAV Data Systems Ltd. Благодаря самой высокой энерговооруженности луча, оригинальной технологии получения круглого сечения луча и сбалансированности параметров, сейчас серийно выпускаются системы на 155 Мбит/с с дальностью до 4 км с высоким коэффициентом готовности для условий средней полосы России. Такие параметры получены благодаря большому опыту работы фирмы в данной области и, наверное, самой большой установленной базе систем (более 3000). Здесь нет ничего фантастического - просто для передачи используется система из 3-х лазеров, каждый мощностью более 100 мВт, и высокочуствительные APD (лавинные) фотодиоды в приемнике.

Кстати, о приемниках и фотодиодах. Здесь наметилось полное единодушие у проектировщиков систем. Все высокоскоростные системы используют лавинные фотодиоды, а низкоскоростные обычные кремниевые p-i-n фотодиоды, у которых чуствительность почти на порядок ниже.

Применение новейшей технологии мультиплексирования по длине волны, реализованной в оптоволоконных системах, не имеет принципиальных ограничений на применение ее в беспроводных ИК системах передачи. Первые шаги в этом направлении уже сделаны. Первопроходцем оказалась компания Lucent Technologies со своим опытным пока продуктом WaveStar OpticAir, обеспечивающим скорость передачи до 10 Гбит/с на четырех длинах волн. Причем ранее, эта компания не была заметна среди активных игроков на этом поле. Этот факт позволяет сделать вывод, что интерес к этому сектору рынка начинают проявлять и киты индустрии, которые до последнего времени были просто наблюдателями. Единственным подводным камнем здесь может быть все то же резонансное поглощение в атмосфере, которое на разных длинах волн может существенно различаться. Но не смотря на это, открывающиеся переспективы сулят потребителям огромные возможности.

5. ОБЗОР РЫНКА ИК СИСТЕМ.

Перейдем теперь к самому, пожалуй, интересному - обзору предложения в данном секторе рынка и сравнению систем.

В последнее время состав игроков существенно изменился. Из бывших активных перешли в разряд догоняющих SilCom и A.T.Schindler (последний сильно задержался с внедрением лазерных систем, но сейчас пытается исправить положение); перегруппировался и переименовался Lightpointe Communications (бывший Eagle Optoelectronics), появились новые - Astroterra, LSA Photonics, Lucent Technologies. Среди лидеров очень заметен PAV Data Systems. Активизировались и отечественные производители. Большой опыт работы в этой области у ИТЦ из Новосибирска, производством ИК систем занимается Катарсис из Питера. Заявили о себе НИИ ПОЛЮС и Рязанский приборостроительный завод, но ИК оборудование для связи ЛПС-34 и МОСТ100/150 этих производителей являются пока предварительными проработками, находятся в стадии доработки и серийно не выпускается. Также, пока не выпускается серийно оборудование WaveStar OpticAir компании Lucent Technologies. Не претендуя на абсолютную полноту информации о производителях, представим список наиболее заметных, выпускающих оборудование серийно, в таблице 1.

Таблица 1 Основные производители оборудования
Фирма Страна Основная продукция
1 НПК «Катарсис», Ст-Петербург Россия БОКС-10М, БОКС-10МПД
2 Информационно-технологический центр, Новосибирск Россия ЛАЛ-2М
3 Astroterra Corporation США TerraLink 1000, 2000, 3000
4 ATSchindler Communications Канада Серии: FiRLAN ET3XX; MT3XX; TR5XX; FT 0150, 0400, 1200, 2500
5 Cablefree Solutions Ltd. Великобритания CableFree 500, 1000, Lite, Cell-Link
6 Crown-Tech Ltd. Великобритания - Венгрия Серии: LaserBit LB-EXXXE10, LB-EXXXE100, LB-XXXG1
7 Jolt Ltd. Израиль Серии: PHL 8XX, 940;UWIN4400, 3ХХХ, 8ХХ
8 LightPointe Communications, Inc. США - Германия MultiLink 20, 155; MonoLink 20,155
9 LSA Photonics (LSA, Inc.) США Magnum 45
10 PAV Data Systems Ltd. Великобритания Серии: SkyCell E1,E2,E3; SkyNet 300, 400, 500, 600, 800, 2000, 4000, 6000; SkyCom E1,E2,E3
11 SilCom Manufacturing Technology, Inc. Канада FreespaceLite, FreespaceFibre FreespaceTurbo

Остается только ключевой вопрос - как же корректно сравнить эти системы, чтобы апельсины сравнивались с апельсинами, а не с яблоками? Опираясь только на заявленные производителями данные сделать это практически невозможно. Так, например, такой ключевой параметр как максимальная дальность системы интерпретируется каждым производителем по разному, и большинство стремятся эту величину показать в наиболее выгодном свете, т.е. при хороших погодных условиях. С другой стороны, некоторые компании дают максимальную дальность для заданных значений доступности канала для средних широт, как, например, PAV Data Systems и CableFree, или приводят дальности для различных затуханий сигнала, как, например, Jolt.

Да простят нас некоторые производители, но мы отойдем от традиции указывать параметры дальности систем, заявленные производителями, и применим к этим системам для сравнения один и тот же метод ее определения на одной и той же «эталонной» погоде. Для этого обратимся к опыту компании MicroMax по моделированию ИК беспроводных каналов и применим ко всем системам одинаковый подход. Может быть, абсолютные значения полученных параметров и могут вызвать вопросы о корректности модели и т.д., но для сравнения полученных параметров между собой этот подход можно признать единственно доступным и целесообразным.

В качестве эталонной погоды возьмем условия среднеширотной зимы на европейской территории России, городскую атмосферу с типичной городской дымкой, установку систем на крыше 30-ти метрового здания, добавим облака, сильный дождь, скажем, на 25 мм/час… кажется все готово. Поехали!

Таблица 2 Сравнительные характеристики оборудования
Фирма Модель Тип излучателя Время нараб. на отказ,
час
Мощн. пер-ка,
мВт
Угол расх. луча,
мрад
Тип интерфейса, скорость передачи Дальность связи на эталонной погоде,
м
Катарсис БОКС-10МПД П/п диод 100,000 400 4 Ethernet UTP, 10 Мбит/с 1530
ИТЦ ЛАЛ-2М А Лазерный диод 10,000 40 1 G.703/E1, 2 Мбит/с 2060
AstroTerra TerraLink 2000 VCSEL лазерные диоды (3) Н/Д* 10 2.4 Оптический, до 155 Мбит/с 1280
A.T.Schindler FiRLAN ET-350 4 п/п диода Н/Д 160 7 Ethernet UTP, AUI, 10 Мбит/с 720
Crown-Tech Ltd. LB-1200E100 Лазерный диод Н/Д 35 0.83 Оптический - Fast Ethernet 100 Мбит/с 1960
Jolt Ltd. UWIN4400 VCSEL лазерные диоды 70,000 21 2 G.703/E3; Оптический - до 155 Мбит/с 1500
  PHL807 Лазерный диод 70,000 10 2.5 G.703/E1, 2 Мбит/с 1050
LightPointe Communications MultiLink 20/4000 2 лазерных диода Н/Д 20 3 Оптический, До 20 Мбит/с 2110
  MultiLink 155/2000 2 лазерных диода Н/Д 20 3 Оптический, до 155 Мбит/с 1560
PAV Data Systems SkyCell E1-4000, E2-805, E3-3440 3 лазерных диода 100,000 300 11 G.703/E1/E2/E3 2/8/34 Мбит/с 2960
  SkyNet 500-599 3 лазерных диода 100,000 300 11 Fast Ethernet UTP, Оптический; 100 Мбит/с 2530
  SkyNet 800-899 3 лазерных диода 100,000 300 11 Оптический STM-1/ OC3, 155 Мбит/с 2420
SilCom FreespaceTurbo Лазерный диод Н/Д 40 8.7 Оптический, до 155 Мбит/с 460
  FreespaceFibre Лазерный диод Н/Д 20 8.7 Оптический, до 16 Мбит/с 460
* - Нет данных

Все остальные параметры приведем из доступных источников так, как указывают производители.

В таблице представлены лучшие модели производителей по которым есть данные и можно провести моделирование. На самом деле, в список попали практически все доступные на рынке системы с наилучшими параметрами, за исключением систем SkyCell E1-6000 и SkyNet-6000 производства PAV Data Systems, которые позиционируются производителем до дистанций 6 км, но технические данные по которым не удалось уточнить. У производителей в программах выпуска присутствуют и более «слабые» модели, но нашей задачей не было сравнение абсолютно всех систем, а только самых лучших достижений от каждого производителя в данном секторе рынка.

Изделия CableFree Solutions и LSA Photonics составляют, пока загадку, т.к. получить техническую информацию, необходимую для моделирования, об этих изделиях не предоставилось пока возможным. Комплект CableFree1000 заявлен для дистанций 1 км с уровнем доступности 99,7%, что проверить пока затруднительно. В тоже время Astroterra, например, указывает максимальную дальность при хорошей погоде для систем TerraLink 3000 как 3.75 км. Однако, хорошая погода бывает разной и, что особенно поражает, так это точность указания дальности без указания конкретных атмосферных и погодных условий. Тем не менее, интерполируя эти данные к плохой (см.выше) погоде, можно сказать, что реальная дальность составила бы около 1500 метров. Система эта находится в бета-тестировании, поэтому в таблице приводятся данные по серийной модели TerraLink 2000.

Мы не стали просчитывать модели по всему диапазону излучения систем (вследствие разброса параметров у конкретных образцов излучателей), т.к. эта информация доступна только по немногим моделям. Хотя, это отдельная тема для разговора. Как показывает моделирование, у большинства образцов систем из-за разброса характеристик излучения дальность связи может меняться в два и более раз. Например, Вы приобрели систему для которой были заявлены усредненные характеристики для полосы излучения 1350 нм. А в конкретном образце эта величина оказалась, скажем, 1400 нм. Небольшая, ведь, разница? Но характеристики атмосферы в этом диапазоне совершенно другие! И в этом случае дальность связи в аналогичных условиях может уменьшиться в пять раз! А это уже не шутки. А найти причину отказа в канале во вполне приемлемых внешних условиях в этом случае будет крайне сложно.

Итак. Что же мы увидели?

Самые-самые «дальнобойные» системы оказались у PAV Data Systems. Нет ничего необъяснимого в этой ситуации. Эти системы являются самыми энерговооруженными (Энерговооруженность луча, т.е. интенсивность светового потока в луче, и мощность излучателя - это совсем не одно и тоже). В системах применена уникальная высокоэффективная система корректировки эллиптичности луча. Даже при слегка расширенном луче для большей стабильности передачи по сравнению с другими системами, мощности светового потока и чуствительности приемника хватает для работы в сложных условиях на дистанциях до, практически, 3 км. Эти системы уже имеют большую базу установленного оборудования в различных странах с разными погодными условиями, в том числе и в самой Великобритании, известной своей плохой погодой и туманами.

Хорошим потенциалом обладают системы серии БОКС-10М. Высокая надежность п/п излучающих диодов позволит использовать их в коммерческих сетях. Но, по дальности врядли удастся добиться дистанций более 2 км при скорости более 20 Мбит/с из-за ограничений, накладываемых типом излучателя. Эти системы пока доступны только с интерфейсами Ethernet 10 Мбит/с.

В изделиях ИТЦ из Новосибирска ЛАЛ-2М А используется лазерный диод, что говорит также о высоких возможностях этой системы. Но время наработки на отказ, едва превышающее 1 год, заставит задуматься многих потенциальных потребителей. Кроме того, система достаточно «жестко» сфокусирована (имеется в виду малый угол расхождения луча), что может наложить некоторые ограничения на применение системы. Но, что следует отметить, Новосибирская система, как впрочем и Питерская, характеризуются высоким уровнем исполнения механики и оптики.

Заявленные некоторыми производителями параметры систем вызывают реальные сомнения. Так, например, компания Crown-Tech заявила кроме рассмотренной системы LB-1200E100, также системы LB-2500E100 и LB-5000E100 рассчитанные на дистанции до 2.5 и до 5 км соответственно. Все бы хорошо, но для этих систем приводятся углы расхождения луча в 0.4 и 0.2 мрад (!), а диапазон длин волн указан от 780 нм до 1650 нм (Последний, впрочем, указан и для системы LB-1200E100, поэтому моделирование производилось для длины волны 810 нм, как наиболее типичной для имеющихся на рынке моделей лазерных диодов данной мощности). Такие углы расхождения просто неприемлемы на практике, хотя в идеальных (лабораторных) условиях установки системы могли бы обеспечить дальности до 2.4 км и до 3 км на нашей эталонной погоде. Даже для рассмотренной системы LB-1200E100 величина угла расхождения черезчур мала для реальных условий эксплуатации. Когда же указывается такой диапазон длин волн, то создается впечатление, что производитель либо не понимает о чем говорит (парадокс!) и реально эти системы еще не выпускает, либо неумело пытается скрыть реальные данные.

ИК беспроводные системы вышли из младенческого возраста и устремились на рынок телекоммуникаций. Технологии развиваются стремительными темпами. И завтра мы, вероятно, увидим системы с возможностями, которые сейчас кажутся фантастическими.





Александр Клоков
Технический директор MicroMax Computer Intelligence, Inc.
Журнал «Технологии и средства связи» (номер 5, 1999 г.)